「焦耳定律(公开课)【课件参考】」.ppt

焦耳定律 1 上课课件 讨论几个用电器的能量转化情况 并发现相同点 2 上课课件 a 电流流过电炉b 电流流过电解槽c 电流流过电风扇 电能转化为热能 电能转化为化学能和热能 电能转化为机械能和热能 相同的特点 电能转换为热能 能量转换情况 3 上课课件 一 电流的热效应 导体中有电流通过时 导体要发热 这种现象叫电流的热效应 4 上课课件 1 纯电阻电路 2 非纯电阻电路 电路中只有电阻元件 电流做功 电能全部转化为内能 电流做功 电路中电能转化为内能和其他形式的能量 二 两种电路 如白炽电灯 电炉 电热毯 电热棒等 如电路中含用电动机 电解槽等 5 上课课件 思考 水流推动水轮机可以做功 电流通过用电器也会做功 那如何计算电流通过用电器所做的功呢 6 上课课件 三 电功 电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U 电路中的电流I和通电时间t三者的乘积 2 单位 在国际单位制中电功的单位是焦 J 常用单位有千瓦时 kW h W W qU q It 1kW h 3 6 106J 1 定义 在一段电路中电场力所做的功 也就是通常所说的电流所做的功 简称为电功 7 上课课件 8 上课课件 四 电功率 单位时间内电流所做的功叫做电功率 一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积 物理意义 电功率表示电流做功的快慢 单位 在国际单位制中是瓦 W 常用单位还有毫瓦 mW 千瓦 kW 1kW 103W 106mW 9 上课课件 4 用电器的额定功率和实际功率 1 额定功率 用电器正常工作时所需电压叫额定电压 在这个电压下消耗的功率称额定功率 2 实际功率 用电器实际工作时消耗的电功率 为了保证用电器不被损坏 要求实际功率不能大于其额定功率 10 上课课件 例题1 有一个额定电压为220V的白炽灯 它在额定电压工作是的电流为0 5A 在白炽灯正常工作8小时的情况下 问 1 白炽灯的功率是多少 2 在工作8小时后 电流做功多少 3 消耗了多少度电 解 1 P UI 220 0 5W 110W 2 W UIt 220 0 5 8 3 6 103J 3 168 106J 3 0 88KW h 11 上课课件 12 上课课件 五 焦耳定律 实验定律 1 内容 六 热功率 3 适用于一切电路 纯电阻电路 非纯电阻电路 中电热的计算 电流通过导体产生的热量Q等于电流I的二次方 导体的电阻R和通电时间t三者的乘积 2 电能全部转化为内能 Q W IUt欧姆定律 U IR Q I2Rt 13 上课课件 例2 对计算任何用电器的热功率都适用的公式是 14 上课课件 例3 一只 220V45W 的电烙铁 在额定电压下使用 每分钟产生的热量是 A 45JB 220JC 2700JD 9900J C 15 上课课件 例3 一根60 的电阻丝接在36v的电源上 在5分钟内共产生多少热量 解 分析 先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流 再利用焦耳定律公式计算电流产生的热量 16 上课课件 纯电阻电路 电能 内能 QI2Rt WUIt I U R M 非纯电阻电路 电能 内能 其它形式的能 W W Q Q UIt I2Rt I U R 说明 欧姆定律不适用于非纯电阻电路 指某段电路在某段时间内消耗的全部电能 指转化为内能的那部分电能 17 上课课件 18 上课课件 电功与电热 1 纯电阻电路 W UIt I2Rt P UI I2R Q I2Rt UIt W 2 非纯电阻电路 含有电动机 电解槽的电路 欧姆定律不再适用 电功W Q E其它 UIt I2Rt 电功率P UI I2R 电热Q I2Rt UIt 19 上课课件 例4 一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V 线圈电阻为2 线圈中电流为10A 这台电动机正常工作1S消耗的电能为W 产生的热量为Q 则 A W 3800J Q 200JB W 3800J Q 3800JC W 72200J Q 200JD W 72200J Q 3800J A 20 上课课件 解 据能量守恒定律得 IUt I2Rt W故电动机每分钟所做的机械功为 W IU I2R t 5 220 52 0 4 60J 6 5 104J 针对练习一 一个电动机 线圈电阻是0 4 当它两端所加的电压为220V时 通过的电流是5A 这台电动机每分钟所做的机械功有多少 21 上课课件 针对练习二 一电动机线圈的电阻为1 线圈两端所加电压为2V时 电流为0 8A 电动机正常工作 1 在求电动机正常工作1min所消耗的电能时 有以下两种不同的解法 解法一 W IUt 0 8A 2V 60s 96J解法二 W I2Rt 0 8A 2 1 60s 38 4J你认为哪种解法对 请作出判断并说明理由 2 求电动机正常工作1min所转化的机械能是多少 22 上课课件 解 1 解法一对 因为电动机工作时电能没有全部转化为内能 而大部分转化为机械能 解法二求出的是电动机工作时产生的电热 只占所消耗电能的一部分 2 电动机工作1min消耗的电能为W IUt 0 8A 2V 60s 96J电动机工作1min产生的电热为 Q I2Rt 0 8A 2 1 60s 38 4J电动机工作1min转化成的机械能为W机械 W Q 96J 38 4J 57 6J 23 上课课件 纯电阻电路 只含有电热元件的电路 如白炽灯 电炉 电烙铁 及转子被卡住的电动机 欧姆定律成立 非纯电阻电路 电路中含有在转动的电动机或有在发生化学反应的电解槽的电路 欧姆定律不成立 24 上课课件 对纯电阻电路 电功 电热电功率 热功率对非纯电阻电路 电功 电热电功率 热功率 电功和电功率 电热和热功率 25 上课课件 电功与电热 1 纯电阻电路 W UIt I2Rt P UI I2R Q I2Rt UIt W 2 非纯电阻电路 含有电动机 电解槽的电路 欧姆定律不再适用 电功W UIt I2Rt 电功率P UI I2R 电热Q I2Rt UIt 26 上课课件 3 纯电阻电路和非纯电阻电路 27 上课课件 28 上课课件 2 下图所示的电路中 三电阻串联 其阻值R1 2 R 3 R 6 电路总电压为U 各电阻消耗的功率分别为P1 P2 P3 则P1 P2 P3等于 A 2 3 6B 6 3 2C 1 2 3D 3 2 1 在串联电路中 功率跟电阻成正比 A 29 上课课件 在并联电路中 功率跟电阻成反比 3 下图所示的电路中 三电阻并联 其阻值R1 2 R 3 R 6 电路总电压为U 各电阻消耗的功率分别为P1 P2 P3 则P1 P2 P3等于 A 2 3 6B 6 3 2C 1 2 3D 3 2 1 D 30 上课课件 例2 某电动机上标有 220V 2A 它的线圈电阻为5 当它正常工作一分钟后 消耗的电能为多少 线圈中产生的热量为多少 如没有其他能量的损失 则得到多少的机械能 解 消耗的电能为 W总 UIt 220V 2A 60S 26400J 线圈中产生的热量为 Q I2Rt 2A 2 5 60S 120J 得到的机械能为 W机 W总 Q 26400J 120J 25200J 例题 31 上课课件 例3 一台电动机电阻为0 5 正常工作时通过的电流为20A 在10s内转化的机械能为4 2 104J 求 在这10s内电流做了多少功 电动机产生的热量为多少 W 2 0 103J 4 2 104J 4 4 104J 解 电动机产生的热量为Q I2Rt 2 0 103J根据W Q E机 得 32 上课课件 触类旁通 3 一台直流电动机线圈电阻r 1 与一阻值R 10 的电阻串联 当电路两端加U 150V的电压时 电动机正常工作 且电压表示数为100V 求电动机消耗的功率及输出的机械功率 图2 5 3 33 上课课件 解 电阻R两端的电压为UR U UM 150V 100V 50V 则电路中的电流I A 5A 电动机消耗的功率为P IUM 5 100W 500W电动机线圈电阻r的发热功率为P热 I2r 25W则电动机输出的机械功率为P机 P P热 500W 25W 475W 34 上课课件 1 如图所示为 iPad 的充电器 参数标有5V2 1A 表示充电电压是5V 最大输出电流2 1A 电板充满电所储存的电能是113400J 充电时的能量转换是电能转化为 化学 内 能 若 iP